阅读说明：本技术 一种双路同步采样测量方法 (Double-path synchronous sampling and measuring method ) 是由 王蔚 范志杰 蒋宏图 凌万水 于 2020-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双路同步采样测量方法,该方法为：将16个通道的电路的电压及电流信号经过电压互感器和电流互感器变成交流输入信号,采用低通滤波电路对其进行滤波,将滤波后的信号通过采样／保持电路进行同步采样和保持使之变为离散信号,采样／保持电路采用同步采样和分时转换方法,即采用两个8通道同步采样、同步保持A／D转换器构成的电路,该电路中一级采用低零漂放大电路,二级采用低通滤波器跟随器,在每一个采样点,通过转换计算出每个通道点的相位差,采用频率测量及跟踪锁相方法再次同步2路A／D采样。本发明提高输入信号的抗干扰能力和提高输出阻抗,减少阻容影响每个通道的相位引起的角差,本发明能够实现测量精度和速度的提高。(The invention discloses a double-path synchronous sampling and measuring method, which comprises the following steps: the voltage and current signals of the circuit with 16 channels are changed into alternating current input signals through a voltage transformer and a current transformer, the alternating current input signals are filtered by adopting a low-pass filter circuit, the filtered signals are synchronously sampled and held by a sampling/holding circuit to be changed into discrete signals, the sampling/holding circuit adopts a synchronous sampling and time-sharing conversion method, namely, a circuit consisting of two 8-channel synchronous sampling and synchronous holding A/D converters is adopted, a low-zero-drift amplifying circuit is adopted in the first stage of the circuit, a low-pass filter follower is adopted in the second stage of the circuit, the phase difference of each channel point is calculated through conversion at each sampling point, and 2-path A/D sampling is synchronized again by adopting a frequency measurement and tracking phase-locking method. The invention improves the anti-interference capability of input signals, improves the output impedance, and reduces the angular difference caused by the influence of resistance and capacitance on the phase of each channel, thereby realizing the improvement of measurement precision and speed.)

一种双路同步采样测量方法

技术领域

本发明涉及一种双路同步采样测量方法，属于双路同步采用测量技术领域。

背景技术

测量精度和测量速度直接关系到多功能表的线性准确度（比差的准确度）和相位准确度（角差的准确度）。交流采样相当于用一条阶梯曲线代替一条光滑的正弦曲线，其理论误差主要有两项：一项是用时间上的离散数据近似代替时间上的连续数据所产生的误差，这主要取决于A/D的转换速度和CPU的处理速度；另一项是将连续的电压和电流进行量化而产生的量化误差，这主要取决于A/D转换器的位数。现有的采样电路误差大，测量速度慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种双路同步采样测量方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明采取的技术方案为：一种双路同步采样测量方法，该方法为：将16个通道的电路的电压及电流信号经过电压互感器和电流互感器变成幅值为-5V～＋5V的交流输入信号，然后采用低通滤波电路对其进行滤波，将滤波后的信号通过采样／保持电路进行同步采样和保持使之变为离散信号，采样／保持电路采用同步采样和分时转换方法，即采用两个8通道同步采样、同步保持A／D转换器构成的电路，该电路中一级采用低零漂放大电路，二级采用低通滤波器跟随器，在每一个采样点，A／D转换器要对多路通道分别进行A／D转换，计算出每个通道点的相位差，采用频率测量及跟踪锁相方法再次同步2路A／D采样。

优选的，上述16个通道的电路的电压及电流信号采用能够采集2路共16个通道的多功能标准表，每路包括4U通道和4I通道，多功能标准表采样2路16个通道的模拟信号，并且计算各种电压、电流和功率。

优选的，上述第一路8通道为模拟大信号，电压范围为0-456V，通过高精度电阻分压取样，输出端连接放大器OP2177跟随提高输出阻抗，并采用模拟开关切换档位，送入AD同时采样；电流范围为0-20A，通过电流互感器转换为小电流信号（0-20mA），再通过取样电阻变为电压信号，采用模拟开关切换档位，最后送入AD同时采样。

优选的，上述第二路8通道为模拟小信号，电压范围为0-10V，采用差分输入，提高信号的抗干扰能力，在用放大器OP2177输出提高输出阻抗，送入带增益的仪表放大器处理信号，滤出环境中高频杂波信号，最后送入AD同时采样。

优选的，上述第一路8通道和第二路8通道处理后信号送入AD采样器，AD采样器采用CPLD与DSP配合控制2块AD，实现采样的同步，同步相位误差小于0.1us。

优选的，上述AD采样器处理信号后再通过高速串行总线把采样数据送入CPLD缓存，达到缓存量，DSP一次性读出，减少DSP的占用率，DSP收集到的16通道采样数据，同时计算电压、电流、功率和谐波，确保每个周波的数据都参与计算，实现无缝采样和计算功能。既提高了仪器的数据准确性，也提高了实时性。

优选的，上述DSP计算后的数据通过并行总线送入ARM，ARM收集计算后的数据，依据客户需求实现数字显示、图形显示、统计、分析功能。

优选的，上述多功能标准表设置有网口通信接口和串口通信接口。

优选的，上述网口通信接口采用RJ45接口，10/100M自适应，串口通信接口采用RS232/RS485，可通过规约将其配置参数读取进行比对，查看参数设置是否正确。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明采用同步采样和分时转换的设计思想，能够节约成本，只采用了两个8通道同步采样、同步保持A／D转换器，电路中一级采用低零漂放大电路，提高输入信号的抗干扰能力，二级采用低通滤波器跟随器提高输出阻抗，减少电路中电流的影响，同时减少阻容影响每个通道的相位引起的角差，本发明能够实现测量精度和速度的提高。

附图说明

图1为双路同步采样测量系统框图。

图2为标准表接入检测系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1-图2所示，一种双路同步采样测量方法，包括双路同步采样测量系统，如图1所示，双路同步采样测量系统（多功能标准表）包括两路16通道、采样板、连接板和主板（ARM），每路8通道（包括4U通道和4I通道）连接到一个采样板，采样板连接到连接板，连接板连接到主板，连接板还连接有液晶转换板和前面板以及电源板，电源板连接电源端子，主板连接通讯接口，该方法为：将16个通道的电路的电压及电流信号经过电压互感器和电流互感器变成幅值为-5V～＋5V的交流输入信号，然后采用低通滤波电路对其进行滤波，将滤波后的信号通过采样／保持电路进行同步采样和保持使之变为离散信号，采样／保持电路采用同步采样和分时转换方法，即采用两个8通道同步采样、同步保持A／D转换器构成的电路，该电路中一级采用低零漂放大电路，二级采用低通滤波器跟随器，在每一个采样点，A／D转换器要对多路通道分别进行A／D转换，计算出每个通道点的相位差，采用频率测量及跟踪锁相方法再次同步2路A／D采样。

多功能标准表配合三相功率设计了多通道准确度测试系统，以模拟现场实际工况、提高检测效率，多功能标准表采用双高速处理器和大规模逻辑阵列结构，ADI 400MHz的DSP结合CPLD负责采样和计算，ARM负责显示和通讯。

优选的，上述16个通道的电路的电压及电流信号采用能够采集2路共16个通道的多功能标准表，每路包括4U通道和4I通道，多功能标准表采样2路16个通道的模拟信号，并且计算各种电压、电流和功率。

优选的，上述第一路8通道为模拟大信号，电压范围为0-456V，通过高精度电阻分压取样，输出端连接放大器OP2177跟随提高输出阻抗，并采用模拟开关切换档位，送入AD同时采样；电流范围为0-20A，通过电流互感器转换为小电流信号（0-20mA），再通过取样电阻变为电压信号，采用模拟开关切换档位，最后送入AD同时采样；第二路8通道为模拟小信号，电压范围为0-10V，采用差分输入，提高信号的抗干扰能力，在用放大器OP2177输出提高输出阻抗，送入带增益的仪表放大器处理信号，滤出环境中高频杂波信号，最后送入AD同时采样；2路16模拟通道采用高精度低温漂器件，确保采用信号随时间和温度变化小于10ppm；带通滤波器的加入，剔除环境对信号的影响，保证仪器的采用精度达到万分之五。

优选的，上述第一路8通道和第二路8通道处理后信号送入AD采样器，AD采样器采用CPLD与DSP配合控制2块AD，实现采样的同步，同步相位误差小于0.1us。

优选的，上述AD采样器处理信号后再通过高速串行总线把采样数据送入CPLD缓存，达到缓存量，DSP一次性读出，减少DSP的占用率，DSP收集到的16通道采样数据，同时计算电压、电流、功率和谐波，确保每个周波的数据都参与计算，实现无缝采样和计算功能。既提高了仪器的数据准确性，也提高了实时性。

优选的，上述DSP计算后的数据通过并行总线送入ARM，ARM收集计算后的数据，依据客户需求实现数字显示、图形显示、统计、分析功能。

优选的，上述多功能标准表设置有网口通信接口和串口通信接口，便于和各种类型的仪器仪表通信。网口通信接口采用RJ45接口，10/100M自适应，串口通信接口采用RS232/RS485，可通过规约将其配置参数读取进行比对，查看参数设置是否正确。

多功能表接入测试系统的方式如图2所示。回采高压侧注入开关的电流、电压信号，作为基准信号；同时采集PT、CT侧的电流、电压信号，与基准信号进行比差、角差的高精度测试。这种方式降低了一次信号功率源的精度要求，只要源输出保持稳定，就可以得到高精度的测试结果，而且能实现自动化测试。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。